TW460962B - Method and apparatus for cleaning a surface of a semiconductor wafer - Google Patents
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Description
46 096 2 五、發明說明（1) &_贺領域 本發明係關於半導體領域，更 s 導體晶圓之清洗。 $的 疋關於一穆+ 曼·!月背景 半導體元件為在一被稱為無塵室 拶 而無塵室是特別設計用來濾狀：：所製造: 教的控制為半導俨峰產点：二：除试粒“染物的。微 =右黏附在元件表面就會損毁整個微電子電路產二了 ;:^產環境外，清潔步驟通常會在整個半導體生：過 •清潔步驟日非$ + %〒T日日0上產生的微粒。 /月士步驟疋非常重要的’特別是在如微影 I η如化學機械研磨之類本身就髒的製程後。例：化與 ,械研磨機台傳統上是用來讓使用含丨； J大小研磨微粒物質的拋光劑之半導體晶圓 3滑化。而在被拋光的晶圓表面上通常都可以：：：：： 拋光過程中自晶圓本身移除的微粒。 "面活性劑溶液沖洗。㈣，清洗方法也包括：立或 洗、刷洗、或使用此類沖洗液和溶液的機械：拋= (mechanical buffing)，及上述各方法的結合使用先 如吳國專利第5, 562, 778號寇特斯基等（K〇rets用^ 例 V.二：ί示一超音波晶圓清洗法’言亥法係讓晶圓在-轴 上轉動時利用超音波伴隨清潔溶液流來清洗。 軸 不幸地，旋轉摩擦及沖洗會創造一使靜電荷產生並累積
# 5頁 460962 五、發明說明（2) 的環境。在旋轉腔中，高絕緣性的去離子水以切角彿過曰 圓表面，創造了大量的靜電荷，雖然靜 導體製程工具中產生，但旋轉摩擦和 最大量。如此大量的表面電壓，例如高至6〇伏特 損毁在晶圓上製造的電路及/或元件（如電晶體）。 ^ 此外，離開旋轉腔之含有電荷的晶圓會==吸°引並黏 及其他空氣中的污染物至晶圓表面。離開旋轉腔之含 有電荷的晶圓若離被研磨物質太近也會導致靜電放電 (】SD)。該放電會產生電磁干擾（EMI)而影響周冑的生 備。在某些極端的情形下，#電放f會導致生產機具鎖丸 (1〇ck-up) ’晶圓就必須被重新生產。 ” ' 土習知《減少#電累#方法包含減低旋轉速度及/ =離子水的流速。這些方法可以減低靜電累積 _ ，但對於避免電路或元件的損毀豹 f度達 用此類方式結果會使清洗時間增加並的。因此使 目前需要一可使半導體晶圓在清洗或沖洗過 電累積的方法以保護在其上製造的電路和元王t減〉靜 洗或沖洗的時間也不該引此而增加。 亚且，清 要 以上述之背景觀之，本發明之一目的當缺 上滅少晶圓表面靜電荷累積並保護其上之'電：”：實質 洗半導體晶圓的方法。 電路和几件之清 曰的马提供 本發明之另 何累積但是不會增加清洗時間或降低產率：::靜 卞夂π洗半導體
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460962 五、發明說明（3) 圓的方法。 根據本發 半導體晶圓 去離子水内 傳導性之沖 圓的表面並 '最好是二氧 電傳導性之 離子水反應 中，添加物 沖洗可能 間不發生化 物。同時， 時被旋轉、 被分配前立 電荷在半導 根據本發 晶圓表面之 之第一供應 洗液之添加 架、及和支 該分配槽將 沖洗液清洗 並同時減少 明之上述及其他目的、特徵和優勢是由—产 表，之方法所提供，此法包括將一添加物：^ 以定義一具電傳導性之沖洗液，並利用該具带 洗液清洗半導體晶圓的表面以清潔該半導: 同時減少晶圓表面上累積的靜電荷。該添加： 化碳氣體，其可與去離子水反應產生存在於且 沖洗2中的離子；具體的說，即二氧化碳和去 產生氫離子和碳酸氫根離子。在其他實施例 可此包含其他物質。 會包含在具電傳導性沖洗液和半導體晶圓表面 學反應的情形下自半導體晶圓表面移除殘餘 半導體晶圓也可在進入該具電傳導性之沖洗液 ir、洗及/或使用震動能處理。添加物可在液流 即被加入。添加物最好能足量被加入以減少靜 體晶圓表面上的累積至低於2伏特的水準。 明之目的、特徵和優勢同時是由一清洗半導體 褒置所提供。該裝置最好包含一供應去離子水 槽 供應與去離子水反應產生具電傳導性沖 物的第二供應槽、一個可在其上置放晶圓之支 架相鄰並和第-第二供應槽相連接的分配槽。 添加物引入去離子水内並且用該具電傳導性之 半導體晶圓的表面以清潔該半導體晶圓的表面 晶圓表面上累積的靜電荷。再一次強調，添加
$ 7頁 460962 五'發明說明（4) 物最好是二氣化碳。 該裝置可白人 & 面的擦布，和S /用來在沖洗過程中擦洗半導體a 声 和一個在油、.本和士 丁守肢μ圓表 支架之驅動^ 用來旋轉置放半導<1*日[J] "，達。該分配栲 久卞V肢日日圓 洗液分配至丰遒 a 將’夜流中之具電傳導柹夕冰 立即被加人並且添加物可 力入；電傳導性之沖洗液二;源用來將震動能以 =物被加入去離子水内之量，曰y包含一個閥以調整添 靜電荷累積至低於約2伏特。減^、半導體晶圓表面上之 凰 圖1為—根據本發明所示 步驟流程圖。 半導體晶圓表面之方法 圖2及圖3為根據本發明之主如 施例之透視圖。 '月冰半導體P III t π 也日日圓表面之裝置實 羊細說明 本發明將在此伴隨著圖式被… 出本發明之較佳竇祐 灵洋細地# ^ 、， 貫施例。但是，太呪明，圖式並顯示 工破Λ施並且不應被此間 發明可以以妹夕尤F1 4^ 些實施例是被提供來使揭^之實施例戶 5 ^主5 / 者可完全據以實施本ί :内容更力」：限制。同時，這 : 主要符號是。園。類似的數字完全 員^構件。而且’圖式的 ，來表示不同實施例中 如圖1所不，根據本發明之、、青Η被擴大。 法開始（區塊10) 基本步驟在此被敘述。根據二二半導體晶圓表面方法
$ &開妞f n; 460962 五、發明說明（5) 區塊1 2添加物被加入啟始溶液以定義具電傳導性之沖洗 液’啟始溶液可能是任何電中性並且不會和晶圓表面產生 化學反應的液體。添加物可以是任何可以和啟始溶液產生 反應以製造出具電傳導性沖洗液内之離子之元素、化合物 或混合物。 啟始溶液最好是去離子水，而添加物最好是二氧化碳。 熟諳技藝者很容易可以查知二氧化碳會和去離子水產生反 應並產生氫離子和碳酸氫根離子。例如，二氧化碳的流量 可能是0. 2升/分鐘相對於去離子水的4升/分鐘。沖洗最好 能在具電傳導性沖洗液和半導體晶圓表面不發生化學反應 的情形下移除掉半導體晶圓表面的殘餘物1 在區塊14 ’半導體晶圓被旋囀，在區塊16，半導體晶圓 的表面被該具電傳導性沖洗液所沖洗。最佳的情況是阳該 具電傳導性之沖洗液被分配至在半導體晶圓表面上的液= :。添加物可在分配至液流前立即被加入。半導體晶圓的 表面可以使用例如刷子或磨墊等物來擦洗，或是也可以 具電傳導性之沖洗液流中引入震動能（區塊18)。正因 沖洗液是可以導電的，任何在半導體晶圓表：上 荷就因此減少了。添加物最好能足量被加入以 =何在半導體晶圓表面上的累積至低於約2伏特的 水準。在區塊20，後續的晶圓製程在結束f 行（區塊22)。 。來衣耘削繼績被執 例i 不’—清洗半導體晶圓6。表面之裝置30的實施 例在此被說明。裝置3。包含一例如去離子水之啟始溶液之
第9頁 ^60962 五、發明說明（6) 第一供應槽3 4，以及一可以和去離子水反應產生具電傳導 性之沖洗液之添加物之弟二供應槽3 6。半導體晶圓6 0被堆 積在例如真空夾盤或轉盤之支架3 8上。該支架3 8與一在沖 洗時旋轉晶圓6 0之驅動馬達4 0相連結。 裝置30包含一分配槽32 ’其可將添加物引入去離子水中 並且可利用具電傳導性之沖洗液清洗半導體晶圓6 0表面以 使半導體晶圓潔淨。如前所述，添加物會與去離子水產生 反應而產生具電傳導性沖洗液中的離子，因此而減少了在 半導體晶圓表面所累積的靜電荷。例如，二氧化碳和去離 子水反應會產生氫離子和碳酸氫根離子。 分配槽3 2如圖所示是經由管線5 2和去離子水的第一供應 ，3 4相連結，分配槽並且包含了一流量計4 4及一閥& 8來調 =去離子水的流量。分配槽32是經由管線Η和第二供應二 ^目連結’分配槽並且包含了 —流量計46及—㈣來調^ 物被加入去離子水的流量。分配槽32調節被加入去離 行2 f添加物的量以使半導體晶圓60表面上累積的靜電 何減到低於約2伏特的水準，在目 静包 於約1伏特的水準。.+ m'的狀悲下’減至低 液分二:f包含—噴嘴56以分配具電傳導性之沖洗 晶圓=面中的具電傳導性之沖洗液至半導體 入。 81所不’添加物可在分配前立即被加 特別如圖2所示，—奘 ^ 〇 展置30之第一實施例包令 术源42以便將震動沐〜 J ° 3 展勤此引入具電傳導性之沖洗液 震動能 中。此類
第10頁 460962 五、發明說明（7) 震動能通常為利用變換器轉換不同頻率之:超音__.滅。 如圖3所示，另一裝置3 0 ’之實施例包含一擦洗磨墊5 8或 刷子，通常被以與晶圓6 0 ’相反之方向旋轉。裝置3 0 ’的其 他零件以主要說明表示並且與上述圖2之零件一致。這些 零件在此不需被進一步討論。熟諳技藝人士可以推知震動 能來源42(圖2)和擦洗磨墊58(圖3)也可以在其他實施例中 一起被使用。 旋轉擦洗和音波沖洗會增加靜電荷的產生和累積。當高 度絕緣之去離子水以切角彿過晶圓60’的表面時，擦洗磨 墊58反向旋棒並創造出許多的靜電荷。如此高的表面電 壓，例如高至6 0伏特，會對晶圓6 0 ’上製造的電路及/或元 件造成損毁。此外，此類負載電荷的晶圓會在後續的晶圓 製程中立即吸附黏連微粒及其他空氣中的污染物至晶圓表 面，並且若是太接近研磨物質也可能造成靜電放電。 在本發明中，該具電傳導性之沖洗液減少了半導體晶圓 6 0表面上所累積的靜電荷。因此，使晶圓6 0上所製造的電 路及/或元件受到保護而不被高靜電壓所損毀。此外，靜 電累積也在不增加清洗所需時間或減低產率的情形下被減 少 0 熟諳技藝者可藉由如上敘述教示之内容及相關圖示而得 到許多修飾及本發明其他實施例的靈感。因此，本發明應 不被限於所揭示之特定實施例是可以被理解的，並且該修 飾和實施例都會被申請專利範圍所涵蓋。
第11頁
Claims (1)
- 460962 六、申請專利範圍 1. 一種清潔半導體晶圓表面之方法，其係包含如下步 驟： 將添加物加入去離子水内以定義一具電傳導性之沖洗 液；及 以該具電傳導性之沖洗液清洗半導體晶圓的表面以清潔 半導體晶圓的表面並同時減少其上所累積的靜電荷。 2. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該加入添加物之 步驟係包含加入添加物以在去離子水内產生離子。 3. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該添加物與去離 子水反應以定義具電傳導性之沖洗液。 4. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該加入添加物之 步驟係包含加入一可與去離子水反應產生具電傳導性之沖 洗液内之離子之氣體。 5. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該添加物係包含 可與去離子水反應產生氫離子和碳酸氫根離子之二氧化 石炭。 6. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該清洗步驟係包 含在該具電傳導性之沖洗液和半導體晶圓表面不產生化學 反應的情形下自半導體晶圓表面移除殘餘物。 7. 如申請專利範圍第1項之方法，進一步包含旋轉半導 體晶圓之步驟。 8. 如申請專利範圍第1項之方法，進一步包含在清洗當 中擦洗半導體晶圓表面之步驟。 9. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該清洗步驟係包第12頁 460962 六、申請專利範圍 含分配在液流中之具電傳導性之沖洗液至半導體晶圓表 面。 10. 如申請專利範圍第9項之方法，其中該加入添加物 之步驟係包含在分配前立即將添加物加入。 11. 如申請專利範圍第9項之方法，進一步包含引入震 動能至該具電傳導性沖洗液流中。 12. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該加入添加物 步驟係包含加入一足量之添加物以減低半導體晶圓表面上 之靜電荷累積至低於約2伏特。 13. 一種清潔半導體晶圓表面之方法，其係包含如下步 驟： 旋轉半導體晶圓； 加入二氧化碳至去離子水内以定義一具電傳導性之沖洗 液；及 以該具電傳導性之沖洗液清洗旋轉之半導體晶圓的表面 以清潔半導體晶圓的表面並同時減少其上所累積的靜電 何。 14. 如申請專利範圍第1 3項之方法，其中二氧化碳與去 離子.水反應產生氫離子和碳酸氫根離子。 15. 如申請專利範圍第1 3項之方法，其中該清洗步驟係 包含在該具電傳導性之沖洗液和半導體晶圓表面不產生化 學反應的情形下自半導體晶圓表面移除殘餘物。 16. 如申請專利範圍第1 3項之方法，進一步包含在清洗 當中擦洗半導體晶圓表面之步驟。第13頁 460962 六、申請專利範圍 17. 如申睛專利範 包含分配在液流.中之. 面。 18. 如申睛專利範 碳之步驟係包含在分 19. 如申請專利範 動能至邊具電傳導性 2 0 ·.如申请專利範 石炭步驟係包含加人__ 面上之靜電荷累積至 21. —種清潔半導 加入添 液，該啟 化學反應 以該具 以清潔半 荷。 2 2.如 之步驟係 2 3.如 始溶液反 2 4.如 之步驟係 加物至—啟 始溶液為電 ;及 電傳導性之 導體晶圓的 申請專利範 包含加入添 申請專利範 應以定義具 申請專利範 包含加入_ H $ 1 3 t :¾法’其中該清洗步驟係 具電傳導性之沖洗液至半導體晶圓表 圍第17項之方法’其中該加入二氧化 配前立即將二氧化碳加入。 圍第1 7項之方法’進-步包含引入震 沖洗液流中。 圍第1 3項之方、、表 旦 —万'去，其中該加入二氧化 足里之一氡化碳以減低半導體晶圓表 低於約2伏特。 體晶圓表面之方法，其係包含如下步 始/合液中以定義一具電傳導性之沖洗 中性並且不會和半導體晶圓表面產生 沖洗液清洗旋轉之半導體晶圓的表面 表面並同時減少其上所累積的靜電 圍第2 1項之方法’其中該加入添加物 加物以在啟始溶液内產生離子。 圍第2 1項之方法，其中該添加物與啟 電傳導性之沖洗液。 圍第2 1項之方法，其中該加入添加物 可與啟始溶液反應產生具電傳導性之“ 096 2 — -- 六、申請專利範圍 沖洗液内之 2 5. 如申 含二氧化碳 2 6. 如申 包含去離子 2 7. 如申 包含在該具 學反應的情 2 8.如申 導體晶圓之 2 9.如申 當中擦洗半 3〇·如申 包含分配在 面。 31.如申 之步驟係包 3 2.如申 動能至該具 3 3.如申 步驟係包含 之靜電荷累 34，〜種 —供應啟 ^子之氣體。 睛專利範圍第21項之方法 請專利範 水。 凊專利範 電傳導性 形下自半 請專利範 步驟。 請專利範 導體晶圓 請專利範 液流中之 圍第2 1項之方法 圍第21項之方法 之沖洗液和半導 導體晶圓表面移 圍第2 1項之方法 圍第21項之方法 表面之步驟。 圍第21項之方法 具電傳導性之沖 ’其中該添加物係包 ’其中該啟始溶液係 ’其中該清洗步驟係 體晶圓表面不產生化 除殘餘物。 進―步包含旋轉丰 ’進一步包含 在清洗 ’其中該清洗步驟係 洗液至半導體晶圓表 誚'專利範圍第30項之方法 3在分配前立即將添加物 誚專利範圍第30項之方法 电傳導性沖洗液流中。 請專利範圍第21項之方法 力口入一'足量之添加物以減 積至低於約2伏特。 清潔半導體晶圓表面之裝 始溶液之第一供應槽，該 ，其中該加入 加入。 添加物 ，進—步包含弓丨入震 ，其中該加入添加物 低半導體晶圓表面上 置，該裴置係包含. 啟始溶液為電中性並第15頁 460962 六、申請專利範圍 且不會和半導體晶圓表面產生化學反應； 一供應添加物之第二供應槽，該添加物會與去離子水反 應製造出具電傳導性之沖洗液； 一可在其上置放半導體晶圓之支架；及 一與支架相鄰並與第一供應槽及第二供應槽相連結之分 配槽，其可將添加物加入去離子水内並且以具電傳導性之 沖洗液清洗半導體晶圓的表面以清潔半導體晶圓的表面並 同時減少其上所累積的靜電荷。 35. 如申請專利範圍第34項之裝置，進一步包含一在清 洗當.中擦洗半.導體晶圓表面之擦布。 36. 如申請專利範圍第34項之裝置，進一步包含一在清 洗當中可旋轉置放半導體晶圓之支架之驅動馬達。 37. 如申請專利範圍第34項之裝置，其中該添加物係包 含二氧化礙。 38. 如申請專利範圍第34項之裝置，其中該啟始溶液係 包含去離子水。 39. 如申請專利範圍第34項之裝置，其中該分配槽之功 用為分配在液流中之具電傳導性之沖洗液至半導體晶圓表 面。 40. 如申請專利範圍第39項之裝置，其中該分配槽之功 用為在分配前立即將添加物加入。 41. 如申請專利範圍第3 9項之裝置，進一步包含引入震 動能至該具電傳導性沖洗液流中。 42. 如申請專利範圍第34項之裝置，其中該分配槽包含第16頁 460962 六、申請專利範圍 至少一個可調整加入去離子水内之添加物以量以減低半導 體晶圓表面上之靜電荷累積至低於約2伏特之閥。第17頁
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